稠油油藏蒸汽吞吐井注采参数系统优化

蒸汽吞吐热力采油的效果取决于由注采参数决定的注入蒸汽的热能利用程度。将蒸汽在地面管线、井筒及地层中的流动作为一个整体系统，在地面、井筒管流及油藏数值模拟研究的基础上，基于节点分析技术，建立蒸汽吞吐注入系统组合模型，提出蒸汽吞吐井注采参数整体系统优化的设计方法。考虑蒸汽吞吐井的注入、采出费用建立经济评价模型，用模拟退火算法优化注采参数。应用结果表明，采用此方法优选出的参数进行生产，可提高蒸汽吞吐井的热能利用率和开采效果。图2表2参8     

多元热流体吞吐气体波及半径计算方法

针对水平井多元热流体吞吐过程中存在气量较大的问题,利用数值模拟方法分析了多元热流体中气体在地层中的分布特征。根据其分布特征提出气体波及半径的概念,定量表征气体在地层中的波及体积,并分析了不同油藏条件和注采参数对气体波及半径的影响。结果表明,随着注入强度和大孔道渗透率的增加,气体波及半径增加;随着油藏厚度增加,气体波及半径减少。在此基础上,回归建立了气体波及半径与注入强度、油层厚度和渗透率参数间的数学模型,该模型对多元热流体吞吐过程中气窜分析具有指导意义。     

热力法开采天然气水合物的数学模拟

将天然气水合物在热力作用下的分解过程看作一个移动界面问题，即热力开采过程中整个水合物藏可分为分解区和水合物区。通过适当简化，建立了分解区和水合物区的传热模型，并严格推导了模型的解析解。使用模型分别模拟注入蒸气和热水条件下开采天然气水合物的两个实例，得到分解区和水合物区温度场随时间变化的规律。在此基础上，分析了水合物热力开采过程中热量的有效利用率，即用于水合物分解的热量与输入的总热量的比值。模型计算结果表明，在相同条件下，注入热水比注入蒸气将能获得更高的热量有效利用率。在给定的条件下，注入蒸气和热水开采过程的热量的有效利用率分别为0.349和0.465。另一个方面，该比值与水合物地层的物性参数（如水合物的饱和度、分解区域的热传导系数等）有很大的关系，地层水合物饱和度越高，分解区的热传导系数越小，则热量的有效利用率越高。     

基于注入与产出过程中的井筒温度场分析

针对油气藏体积压裂和生产过程中的油/套管异常变形现象。根据油气藏井身结构及储层特点,考虑流体温度、压力与流体物性参数的耦合,结合井筒流体传热特性和井筒对地层传热特点,建立井筒几何模型,划分网格,运用质量、动量、能量守恒原理及热力学第一定律,建立方程并给出边界条件。得到了注入与产出时井筒温度场分布,揭示了注入流体与产出流体速度对井筒温度场的影响,搞清了在不同地层温度梯度下的井筒温度场分布,从而指导低渗透油气藏体积压裂管柱设计与压裂生产参数优化,提高液体注入与油气生产过程中井筒和环空压力场与温度场分析的科学性,避免环空压力异常对管柱及井筒造成破坏,保证压裂和生产的安全性与稳定性。     

基于改进型阿奇公式法定量评价水淹层

阿奇公式是计算含油饱和度的基础,但利用此公式计算水淹层含油饱和度、定量评价水淹层时存在局限性,主要是未考虑主要参数的动态变化。文中针对水淹层受注入水影响不断变化的特点,通过岩电实验数据,分析了注入水矿化度对阿奇公式中岩电参数和地层水电阻率的影响,建立了油田开发中后期储层岩电参数和地层水电阻率与地层水矿化度的函数关系,实现了岩电参数和地层水电阻率的反演,进而提出了适用于开发中后期水淹层含油饱和度计算的阿奇公式优化模型。实际资料解释表明,改进模型能很好地考虑生产资料的动态变化,能精确计算出水淹层的含油饱和度,结合含水率,为定量分级评价水淹层提供了科学依据。     

节点分析法在油层注气系统中的应用研究

根据渗流力学理论、采气工艺原理，对注气井生产系统中流体运动规律作了全面分析，指出了解节点的设置需要满足的两个条件和生产协调点确定，推导了注气井流入、流出动态数学表达式，建立了注气井节点分析方法。经某油气田A17井的实际资料验证表明，该方法计算结果准确，注气能力预测值与实际值相比误差小，井口压力、油管直径和地层平均压力对注气能力的影响等因素分析符合注气井生产情况。该方法可用于注气系统注入能力预测、参数优化、配注方案编制等工作中。     

注CO2井筒温度和压力分布模型研究及现场应用

为了解释红河油田注 CO₂现场试验中出现的气窜问题,准确优化现场试验中 CO₂注入压力,利用传 热学理论,通过分析井筒传热过程,建立起注 CO₂井筒温度和压力分布的耦合模型,并结合实际注入参 数,对红河油田注 CO₂井筒温度和压力分布进行了研究,此外也解释了现场试验中出现的气窜问题。 结 果表明,在注入井实际注入参数下,井筒温度随着井筒深度的增加而增大,但始终低于地层原始温度;井 筒压力随着井筒深度的增加呈近似线性增加;井口注入压力过大致使井底压力大于地层破裂压力,这是 导致发生气窜现象的根本原因。 模型理论计算结果与现场分析结果相吻合,表明该模型对于实际生产具 有一定的指导意义。     

CO2混相驱储层吸气能力预测

为了预测注 CO2时储层吸气能力,为 CO2驱配注及注气参数的优化设计提供理论基础,在前人研究的基础上,建立了二维 CO2混相段塞驱物理模型和数学模型,考虑混相段塞对注气过程的影响,经理论推导建立了 CO2混相驱吸气能力计算模型。模拟计算结果显示: CO2混相驱注入压力与注气速度近似成线性关系,且注入压力越大,注气速度也越大;地层压力呈阶梯状分布,表现为 3个不同的压力梯度,且超临界 CO2区和混相区的压降较小,压力主要消耗在地层原油渗流区;吸气能力随累积注气量和段塞长度的增加而不断增强,吸气指数随累积注气量的增加呈对数型增长,随段塞长度的增大呈线性增长。     

超临界CO2动态混相驱过程机理研究

以国内CS油田注CO2混相驱典型实例为基础,在油藏地层流体注CO2驱膨胀实验和细管最小混相压力实验拟合基础上,建立一维组分注气驱细管模型.应用所建立的模型,模拟研究CO2注入过程中油气两相组成、油气两相黏度、密度和界面张力等动态特性参数沿注气井到生产井距离的变化规律.以及注气量和注气压力对动态特性参数的影响规律.研究结果显示:CO2在原油中的溶解能力强,工程混相条件下,摩尔含量达到0.7.注入CO2抽提原油中的中间烃,甚至C19+以上的重烃,与地层油在前缘达到混相.CO2注入量增加,混相带增长,CO2波及区域增加,有利于驱油效率增加.随着注入压力的提高,从非混相到混相,CO2在地层油中的溶解量增加,界面张力降低,油的黏度降低.达到混相后,继续增加压力对驱油影响变小.     

稠油热采多分支井蒸汽分配计算模型

稠油油藏采用多分支井进行注蒸汽热采时,由于每个分支所处地层的吸汽能力不同,所需的蒸汽流量也不同。基于节点分析系统理论和微元段思想建立了蒸汽分配计算模型,实现了数学解法并进行了应用分析。根据蒸汽沿程热损失分布模型及点分流模型及各个分支所在地层的油藏参数,计算了蒸汽在垂直段、弯曲段的沿程热损失及各分支水平段的地层吸汽指数和蒸汽流量,为稠油油藏多分支井热采参数设计提供了理论参考依据。     

蒸汽吞吐井注采参数优化设计

此项研究将地面、井筒和地层作为一个整体系统,采用节点分析方法,建立并求解了地面管线、井筒和地层的蒸汽吞吐注采系统的组合模型。同时,采用模拟退火优化方法,提出了蒸汽吞吐井注采参数整体优化设计方法。应用结果表明,用此方法优化蒸汽吞吐井各周期注采参数可大幅度提高蒸汽吞吐井的热能利用率,改善稠油油藏蒸汽吞吐开采效果。     

中深层超稠油油藏SAGD开发热效率分析及提升对策

针对目前中深层超稠油油藏SAGD(蒸汽辅助重力泄油)开发中热能消耗大、热利用率低的问题,参考辽河油田杜84块馆陶油层SAGD实际生产数据,对SAGD开发各阶段热损失原因和影响因素进行了分析,计算了开发全过程各阶段的热损失,并提出了热效率提升对策。结果表明:SAGD开发全过程的热损失包含注汽锅炉热损失、汽水分离器热损失、注汽管线热损失、注汽井筒热损失、地层吸热、生产井筒热损失6个部分;热损失主要集中在注汽锅炉、汽水分离器、注汽管线及注汽井筒,热损失比例达到了34.8%,地层吸热比例只有36.0%。针对主要热损失阶段提出了提高热效率的对策,现场实施后综合热效率提高了17.0个百分点。该研究可为改善中深层超稠油油藏SAGD开发效果及经济性提供技术参考。     

海上非凝结气与过热蒸汽混注井筒传热特征研究

为了优化海上稠油油藏"非凝结气与过热蒸汽"（简称为"混合汽/气"）混注过程中的注汽参数,根据质量、能量和动量守恒方程,建立了井筒内非等温流动数学模型,结合海水中传热模型、地层内瞬态导热模型,建立了完整的海上稠油油藏注混合汽/气井筒传热模型,利用有限差分法和迭代法计算得到井筒内的压力和温度分布。研究结果表明:海水流动能明显增加井筒热损失,降低混合汽/气的温度;随着非凝结气含量增加,混合汽/气的温度和过热度均下降;随着注汽压力增加,过热度不断下降。海上稠油油藏注混合汽/气井筒传热模型为优选注汽参数和分析海水对井筒热损失的影响提供了理论依据。      

开采超深稠油注超临界压力水方案与管线设计

为了解决常规注汽开发超深稠油注汽难的问题 ,提出了应用超临界压力蒸汽发生器方案 ,并与利用前置式热水锅炉提压注汽方案以及常规注汽方案进行了比较。分析了超临界压力介质热力学状态 ,并对超临界压力水输送管道进行了设计和热力分析。结果表明 ,利用超临界压力水注入油层开采超深稠油是可行的 ;采用 15CrMoG合金钢管可确保超临界压力水输送管道长期安全运行 ;采用较大流量输送 ,管内流速增大 ,沿程摩阻系数增大 ,出口压力降低 ,但出口温度升高 ,出口比焓也升高 ,可以减少热量损失。     

地面蒸汽管道热力计算模型及影响因素分析

稠油注蒸汽开采过程中地面蒸汽管道的能量损失直接影响着注汽热采效果,合理的地面蒸汽管道能量计算模型十分重要.目前已有一些关于地面蒸汽管道能量损失的计算模型,但是应用于现场实际工程计算还存在不足之处.为了能更好地与现场工程实际相结合,基于地面蒸汽管道传热特点,建立了管道的热损失、压降、干度工程计算模型,编制了计算程序,并分析了影响管内蒸汽干度的因素.研究结果表明,编程计算数据与现场数据吻合较好.     

注蒸汽井温度场分析计算设计原理

利用汽液两相流理论和传热学原理分别建立了基本符合现场实际的注蒸汽井筒(包括井筒外部受热地层)的温度场分布模型及井筒内部的蒸汽流动模型,并将这两种模型藕合在一起编制了相应的温度场分布分析计算软件ISTAP。为了得到精确性较高的注汽过程蒸汽流动参数和温度分布,模型不仅考虑了井下封隔器和填充绝热材料的隔热管的使用及影响,还采用了更为合理的井底传热边界条件,并在瞬态地层温度场的分析中使用了边界适应性较好、计算精度较高的步进积分有限单元法。不仅给出了编程的计算原理及计算流程,还提出了一些有助于提高井筒温度场计算精度     

基于R-K-S方程的同心双管注多元热流体传热特征研究

为了解同心双管注多元热流体的传热特征,获得最优的井底蒸汽参数,基于实际气体R-K-S状态方程和质量、能量与动量守恒方程,结合经典地层内瞬态传热模型,建立了同心双管注多元热流体井筒传热数学模型。在验证模型的基础上,分析了井筒内混合汽/气典型传热特征,近井口处无接箍油管和内油管环空之间的温差较小,会导致流体热物性参数剧烈变化,但温度梯度快速趋于一致。应用该模型对非凝结气含量和注汽温度进行了优化计算,结果表明,非凝结气含量增大,井底过热度减小;随着无接箍油管注汽温度升高,井底过热度增加。研究结果表明,注汽参数对井筒内热参数分布有明显影响,现场作业时要根据井眼实际情况优选注汽参数。      

热采水平井注多元热流体水平段传质传热模型

以裸眼完井水平井注过热型多元热流体为研究对象,通过引入过热型多元热流体各组分热物性参数实验数据,利用质量、动量和能量守恒方程,建立了裸眼完井水平井注过热型多元热流体传质传热模型。在模型验证的基础上,研究了非凝结气质量分数、注汽速度和注汽温度对热物性参数分布的影响。研究表明:随着非凝结气质量分数增加,井筒内同一位置流体温度和过热度均减小;随着注汽速度增加,井筒内同一位置过热度不断升高;跟端注汽温度升高,沿程吸汽量减少,过热度增加。模型对于矿场分析裸眼水平井传质传热规律、优选注汽参数具有重要指导意义。     

考虑热损失的稠油热采三区复合油藏试井模型

常规的稠油热采复合油藏试井模型分析结果与实测曲线拟合效果不佳.因此,根据注蒸汽开采地层温度的分布特点,建立了考虑热损失的三区复合油藏试井模型,推导出了其在Laplace空间的解析解,通过Stehfest数值反演获得了试井样板曲线,并讨论了主要油藏地质和工程参数对样板曲线的影响.分析表明,考虑热损失时,蒸汽区半径对典型曲线的影响很小,过渡区半径主要影响第三平台出现的时间,以及蒸汽区和过渡区半径的差值影响第二平台是否出现;蒸汽区与过渡区的导压系数比主要影响压力导数曲线第二平台之前是否出现波峰;蒸汽区与冷油区的导压系数比主要影响压力导数曲线第三平台之前是否出现波峰.基于热损失的稠油热采三区复合油藏试井分析明显改善了拟合程度,有助于稠油油藏的精细描述.